力控國(guó)產(chǎn)化工業(yè)軟件在光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.概述

       隨著規(guī)模性太陽(yáng)能電站在中國(guó)開(kāi)始陸續(xù)建設(shè)和投入運(yùn)行，如何實(shí)時(shí)了解電站的運(yùn)行狀況，如何滿(mǎn)足上一級(jí)系統(tǒng)或電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的監(jiān)控需求，是電站業(yè)主和電網(wǎng)公司共同關(guān)心的問(wèn)題。而現(xiàn)有光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)主要從本廠逆變器出發(fā)，對(duì)電站運(yùn)行的一些參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)獲取電站中其它設(shè)備的信息及控制這些設(shè)備，滿(mǎn)足電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)對(duì)電站實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求。

2.總體設(shè)計(jì)目標(biāo)

◆建設(shè)光伏電站監(jiān)控設(shè)備的統(tǒng)一管理平臺(tái)

       實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一運(yùn)行監(jiān)控電站設(shè)備，集中管理數(shù)據(jù)，為運(yùn)行人員、檢修人員、管理人員提供全面、便捷、差異化的數(shù)據(jù)和服務(wù)。

       成為電站設(shè)備的承載系統(tǒng)，為電站設(shè)備的規(guī)劃、新設(shè)備的接入提供載體。

       建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，為監(jiān)控平臺(tái)和其他各種專(zhuān)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

◆整合各類(lèi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同人員的差異化服務(wù)

       對(duì)運(yùn)行人員、管理人員、檢修人員、領(lǐng)導(dǎo)等不同人員提供不同的用戶(hù)界面、展現(xiàn)方式、數(shù)據(jù)信息等。在各類(lèi)人員登錄后，即可看到各自關(guān)心的內(nèi)容，提供差異化服務(wù)。

       為運(yùn)行人員提供設(shè)備的狀態(tài)信息、告警信息、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)。

       為管理人員提供各類(lèi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、變化趨勢(shì)、狀態(tài)信息等應(yīng)用服務(wù)。

       為檢修人員提供告警信息、變化趨勢(shì)等應(yīng)用服務(wù)。

◆數(shù)據(jù)上傳 

       對(duì)國(guó)網(wǎng)公司地方調(diào)度，或者鑒衡認(rèn)證中心、北京市節(jié)能環(huán)保中心等職能機(jī)構(gòu)按照規(guī)定的協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電站完整統(tǒng)一的本地及遠(yuǎn)程運(yùn)行監(jiān)控，集中管理數(shù)據(jù)，方便電站業(yè)主和電網(wǎng)公司管理。 

3. 設(shè)計(jì)原則

本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上遵循以下原則：

1)完整性

       業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)完整性：系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同廠商、不同種類(lèi)、不同型號(hào)設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一完整采集。

       業(yè)務(wù)流程完整性：系統(tǒng)能夠提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、周期采樣數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)的應(yīng)用服務(wù)。

2)規(guī)范性

       系統(tǒng)建設(shè)遵循有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、電力行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

       制定或完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確保監(jiān)測(cè)設(shè)備、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通訊的規(guī)范性。

       界面設(shè)計(jì)遵循有關(guān)界面設(shè)計(jì)規(guī)范。

3)擴(kuò)展性

       硬件擴(kuò)展性：系統(tǒng)能夠廣泛適配新接入監(jiān)測(cè)設(shè)備的通信接口。

       軟件擴(kuò)展性：軟件功能模塊應(yīng)可重用、可配置、可卸載。

4)開(kāi)放性

       系統(tǒng)能夠同各類(lèi)專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換。

       系統(tǒng)能夠與電網(wǎng)調(diào)度等系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換。

5)集成性

       能夠集成環(huán)境、安防、電能量、電能質(zhì)量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分類(lèi)處理，分類(lèi)存儲(chǔ)，統(tǒng)一界面顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

6)可操作性

       界面友好，操作方便，注重用戶(hù)體驗(yàn)。

4. 系統(tǒng)架構(gòu)

       為了解決監(jiān)測(cè)設(shè)備分散獨(dú)立、無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)控和診斷的問(wèn)題，本系統(tǒng)接入所有的光伏電站在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備，進(jìn)行設(shè)備統(tǒng)一管理，設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集、查看和分析，提供綜合全面的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、運(yùn)行告警發(fā)現(xiàn)與通知、數(shù)據(jù)查詢(xún)分析、設(shè)備運(yùn)行管理。

       為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展接入，系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)在不進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的情況下，即可完成接入新增監(jiān)控設(shè)備。設(shè)備數(shù)據(jù)接入后進(jìn)行分級(jí)存儲(chǔ)，分類(lèi)匯總統(tǒng)計(jì)，利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和事件信息，可以實(shí)現(xiàn)集中遠(yuǎn)程監(jiān)控電站設(shè)備，也可以為故障診斷提供技術(shù)手段和數(shù)據(jù)支持，亦為電站管理提供全面的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和各類(lèi)報(bào)表。

       監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)類(lèi)型和應(yīng)用特性分類(lèi)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)不同層面、人員關(guān)注不同的信息。同時(shí)各級(jí)數(shù)據(jù)可自上而下進(jìn)行追溯。

系統(tǒng)分為4 個(gè)層次：站控層、網(wǎng)絡(luò)層、調(diào)度層、信息層。

1)站控層

       設(shè)備：由監(jiān)控主機(jī)（配有力控監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl）、力控華康工業(yè)通信采集網(wǎng)關(guān)pFieldComm等組成。

       功能：提供子站所有設(shè)備的接入、監(jiān)控和管理、視頻監(jiān)控，以及將數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度層。

2)網(wǎng)絡(luò)層

       設(shè)備：網(wǎng)絡(luò)層由現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路等構(gòu)成。

       功能：提供全站運(yùn)行和監(jiān)控設(shè)備的互聯(lián)與通信。

3)調(diào)度層

       設(shè)備：實(shí)時(shí)歷史服務(wù)器（配有力控企業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)pSpace）、Web服務(wù)器、打印機(jī)等組成。

       功能：實(shí)現(xiàn)采集分散的光伏電站子系統(tǒng)的大量數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、WEB發(fā)布等。 

4)信息層

       設(shè)備：由WEB客戶(hù)端、手機(jī)客戶(hù)端、遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器、安全網(wǎng)關(guān)（pSafetyLink）等組成。

       功能：使用者可以對(duì)自己關(guān)心的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)和管理,并且能保證調(diào)度層系統(tǒng)的安全性。

5、 系統(tǒng)功能

5.1 數(shù)據(jù)采集和控制

1)逆變器監(jiān)控

       采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：當(dāng)前總功率、發(fā)電量、二氧化碳減排量、直流電壓、直流電流、直流功率、交流電壓、電流、逆變器機(jī)內(nèi)溫度等。

2)匯流箱監(jiān)控

       采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)： 光伏陣列每路電流或每個(gè)光伏陣列電流。

       報(bào)警數(shù)據(jù)：設(shè)備可提供的所有報(bào)警數(shù)據(jù)。

3)光伏陣列監(jiān)控

       采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：高度角、方位角、運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警數(shù)據(jù)。

4)氣象監(jiān)測(cè)儀監(jiān)控

       采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：環(huán)境溫度 、光照強(qiáng)度、風(fēng)速、風(fēng)向等。

5.2 統(tǒng)一的設(shè)備維護(hù)管理

       力控軟件平臺(tái)提供監(jiān)控設(shè)備使用狀況功能，顯示逆變器等設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況、電流和電壓、設(shè)備的故障信息，提供自動(dòng)報(bào)警顯示并存儲(chǔ)，并且對(duì)重要儀表統(tǒng)一管理，提示維修人員及時(shí)更換備件、及時(shí)維護(hù)，延長(zhǎng)儀表的使用壽命。

5.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示 

       調(diào)度中心負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集重要參量并進(jìn)行定期存儲(chǔ)，操作員可查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)，并且以報(bào)表、曲線(xiàn)、棒圖等形式展示，同時(shí)可以打印數(shù)據(jù)，為技術(shù)員分析系統(tǒng)運(yùn)行狀況提供科學(xué)的依據(jù)。

5.4 系統(tǒng)報(bào)警與告警通知

       當(dāng)系統(tǒng)任何節(jié)點(diǎn)、任務(wù)模塊出現(xiàn)故障或異常，在處理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)異常、故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)給出各種報(bào)警提示，包含預(yù)設(shè)的語(yǔ)音報(bào)警、報(bào)警簡(jiǎn)報(bào)窗口顯示、報(bào)警總表顯示、報(bào)警即時(shí)打印、報(bào)警畫(huà)面、圖元變色等。

       系統(tǒng)產(chǎn)生的報(bào)警信息保存，包括告警時(shí)間、站點(diǎn)信息、告警類(lèi)別、告警描述等。同時(shí)可以按時(shí)間、地域信息、報(bào)警類(lèi)別、描述等做復(fù)雜的關(guān)鍵字組合查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)。

告警通知向使用者提供故障設(shè)備的告警以及設(shè)備在故障前的預(yù)警功能。告警方式包括：

       1)監(jiān)控界面集中告警

       2)手機(jī)短信告警

       3)E-mail電子郵件報(bào)警

5.5 視頻監(jiān)控 

       視頻監(jiān)控功能能夠展示實(shí)時(shí)的視頻內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)“遙視”。視頻監(jiān)控可以單獨(dú)使用，即選擇某個(gè)視頻設(shè)備后，展示選定視頻設(shè)備傳輸過(guò)來(lái)的視頻影像；同時(shí)，視頻監(jiān)控可以實(shí)現(xiàn)視頻拍攝方向調(diào)整和縮放。

5.6 分析診斷 

       分析診斷功能向使用者提供設(shè)備的故障分析功能，具體包括比對(duì)分析、專(zhuān)家分析。 比對(duì)分析是指通過(guò)比較多個(gè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，比如將兩臺(tái)逆變器的日發(fā)電量進(jìn)行對(duì)比，如果有一臺(tái)逆變器的發(fā)電量總是比另外一臺(tái)低，那么我們就可以認(rèn)為發(fā)電量低的這一臺(tái)逆變器效率低下或疑似故障，借此也可以用來(lái)判斷逆變器的好壞。 

5.7 統(tǒng)計(jì)報(bào)表

       統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能可為管理人員提供必要的報(bào)表，根據(jù)不同的報(bào)表，系統(tǒng)自動(dòng)按照?qǐng)?bào)表的功能及需要，按照日、月、季、年等方式提供不同顆粒度的報(bào)表，所有的報(bào)表均可導(dǎo)出EXCEL 表格并打印，打印出的格式和內(nèi)容與看到的格式和內(nèi)容完全一致。 

5.8 數(shù)據(jù)的在線(xiàn)統(tǒng)計(jì)

       系統(tǒng)能夠?qū)Πl(fā)電站運(yùn)行的各種常規(guī)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，包括日、月、年時(shí)段的最大/最小值、其出現(xiàn)時(shí)間、平均值、越限次數(shù)、越限時(shí)間、越限率、合格率等。

5.9 Web發(fā)布

       通過(guò)力控軟件提供的Web功能，可以使用戶(hù)在IE瀏覽器上訪(fǎng)問(wèn)工程畫(huà)面，瀏覽的效果與在力控軟件運(yùn)行系統(tǒng)中看到的工程畫(huà)面完全相同，包含全部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)畫(huà),方便遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)。

5.10 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)

       力控軟件提供了用戶(hù)側(cè)光伏電站在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)認(rèn)證技術(shù)規(guī)范V7.0、《可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》等轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，可以將數(shù)據(jù)傳到住建部以及金太陽(yáng)中心。

6、結(jié)論

       基于力控軟件平臺(tái)搭建的光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息共享、交換、傳輸?shù)裙δ?，滿(mǎn)足用戶(hù)中心數(shù)據(jù)庫(kù)的要求。

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